Diversos tipus d'antenes, com a components bàsics dels sistemes de comunicació sense fil, tenen un rendiment que afecta directament la cobertura del senyal, la capacitat de comunicació i la fiabilitat de la xarxa. Amb el ràpid avenç de tecnologies com el 5G, 6G, l'Internet de tot, els vehicles connectats intel·ligents i les xarxes aeroespacials/de satèl·lit, els sistemes d'antenes han evolucionat des de dispositius simples i d'una sola funció fins a sistemes complexos que inclouen antenes de comunicació d'ús general, antenes d'estacions base, antenes de sistemes de distribució de senyals interiors, antenes específiques i aplicacions específiques.
Les proves de rendiment de l'antena són un pas crític per garantir la qualitat de l'enllaç de comunicació, suprimir les interferències electromagnètiques i complir els requisits reglamentaris de radiofreqüència; la seva precisió de les proves afecta directament l'eficàcia operativa de sistemes com ara comunicacions mòbils, navegació per satèl·lit, equips de radar i sistemes de comunicacions d'emergència, i té un paper vital a l'hora de determinar tant l'experiència de l'usuari de l'equip com la seguretat de l'equip en si, així com la del personal i la propietat.
Els serveis actuals de proves d'antenes sovint s'enfronten a reptes com ara la cobertura estreta de la banda de freqüència de prova, l'assignació fragmentada de recursos i la manca de capacitats integrades de proves de-banda ampla; a més, les plataformes internes de proves empresarials existents pateixen una cobertura de banda de freqüència inadequada, mentre que el cost d'actualitzar aquestes plataformes segueix sent prohibitiu. Aprofitant el seu equip tècnic especialitzat en microones i RF i integrant recursos de maquinari i programari tant interns com externs, GRGTEST ha establert dues plataformes estandarditzades de proves d'antenes de cambra anecoica. Aquestes plataformes ofereixen serveis integrals de proves de tercers-que cobreixen tant mesures de camp-de camp llunyà com de camp-per a antenes en tot el rang de freqüències de 50 MHz a 110 GHz, complint totalment els diversos requisits de prova per a la R+D, la finalització i la validació de la producció en massa d'antenes.
Principis de prova d'antena i elements de prova
Una antena és fonamentalment un dispositiu per a la conversió d'energia entre ones guiades i ones electromagnètiques a l'espai lliure; les seves característiques de transmissió-recepció compleixen el teorema de reciprocitat electromagnètica. Les proves inclouen l'adquisició bidireccional de l'amplitud i la fase del senyal de radiació tant als extrems de transmissió com de recepció, seguida del càlcul de diversos paràmetres de rendiment de l'antena. La indústria empra principalment dos tipus de metodologies de prova: proves de camp-proper i lluny-.
(1) Proves de -camp proper
A la regió de -camp proper (que inclou tant el camp proper-induït com el camp proper-irradiat; la distància sol ser<(2D²)/λ, where D denotes the maximum antenna size and λ represents the wavelength), a high-precision probe is used to scan the surface of the antenna under test (AUT-Antenna Under Test) – whether it is planar, cylindrical, or spherical – to acquire its amplitude and phase measurements; subsequently, the far-field radiation characteristics are calculated using a near–far-field transformation algorithm (based on Fourier transform or mode expansion theory, derived from the Huygens–Kirchhoff diffraction principle). The probe position must be strictly controlled (sampling interval ≤ λ/2), and the probe response must be calibrated. The schematic diagram of the antenna near-field testing procedure is shown in Figure 1 below.
Figura 1. Diagrama esquemàtic de mesura de camp proper de l'antena-
(2) Proves de-camp llunyà
In regions satisfying the far-field condition (typically when R>(2D²)/λ, on D és la mida màxima de l'antena i λ és la longitud d'ona), s'utilitza una antena de referència amb guany conegut per transmetre una ona plana aproximada; aleshores l'antena-de prova (AUT) rep o emet aquesta ona. Mitjançant la mesura del coeficient de transmissió (per exemple, S₂₁) i fent girar l'AUT, s'obtenen el patró de radiació, el guany i altres paràmetres. Els requisits són que els camps elèctrics i magnètics siguin ortogonals, la impedància d'ona sigui igual a la impedància de l'-espai lliure (377 Ω) i la fase variï uniformement amb la distància. El diagrama esquemàtic de la prova de camp llunyà-de l'antena es mostra a la figura 2.
Figura 2. Diagrama esquemàtic de mesura de camp llunyà-de l'antena
(3) Diferència principal entre les proves de camp-proper i lluny-
Les proves{0}}de camp llunyà reflecteixen directament les condicions de funcionament reals, però requereixen un espai de treball gran (p. ex., una gran cambra anecoica de microones); Les proves de camp proper-es poden dur a terme dins d'una cambra anecoica compacta i són adequades per a antenes grans o complexes, tot i que depenen d'una mesura de fase d'alta-precisió i un processament de dades sofisticat. Tots dos mètodes es basen en el teorema de reciprocitat de l'antena i permeten mesurar tant les característiques de transmissió com de recepció. Un sistema de proves de camp proper -comprèn un marc d'escaneig, un analitzador de xarxes vectorials (VNA), una cambra anecoica absorbent i un programari especialitzat; el sistema de proves de camp llunyà-necessita una distància suficient (o un reflector de camp compacte per simular una ona plana) juntament amb una plataforma giratòria. L'elecció adequada depèn de factors com ara la freqüència, la mida de l'antena, la precisió requerida i les limitacions del lloc.
Distinció basada en l'aplicació pràctica:
Les proves d'antena de camp proper-són adequades per a aplicacions com ara el lliscament de targetes NFC, els sistemes RFID i la càrrega sense fil: escenaris que impliquen distàncies curtes amb un acoblament fort però que requereixen una seguretat elevada.
Les proves de camp llunyà-de l'antena s'utilitzen principalment en escenaris on es requereixen ones radiades per a una cobertura d'àrea-àmplia i-de llarga distància-com ara comunicacions de telèfon mòbil, estacions base, Wi-Fi, radar i sistemes de satèl·lit.
(4) Instruments i equips de prova utilitzats per a proves d'antenes
Les proves d'antena requereixen l'ús d'un sistema d'equips de mesura professional (inclosos els sistemes de programari i maquinari corresponents); Els instruments bàsics inclouen analitzadors de xarxes vectorials (VNA), cambres anecoiques de prova d'antenes, analitzadors d'espectre i equips de prova integral sense fil.
Plataforma tecnològica de prova d'antenes GRGTEST i capacitat de servei
(1) Plataforma de prova d'antenes de-banda ampla de 650 MHz–18 GHz
Aquesta plataforma de prova és una cambra anecoica de microones a escala mitjana--gran-; el seu sistema d'equips de prova i la instrumentació associada admeten proves tant en camp llunyà com en camp proper. Les capacitats del servei són les següents:
1. Interval de banda de freqüència: 650 MHz–18 GHz,
2. Mides AUT: 300 cm × 300 cm × 250 cm;
3. Especificacions de rendiment:
⑴ guany,
⑵diagrama direccional;
(3) Lòbul lateral i amplada del feix de potència;
⑷ impedència d'entrada;
⑸coeficient de reflexió;
⑹ pèrdua de retorn ;
⑺ relació d'ona{0}}tensió estacionària ;
(8) Longitud elèctrica efectiva i àrea efectiva;
⑼ Mode de polarització;
⑽amplada de banda de l'antena;
⑾ Aïllament del port;
⑿ resistència a l'aïllament;
⒀……
4. Beneficiaris destinataris:
Fabricants i institucions de recerca que requereixen la subcontractació de proves d'antenes a agències de proves de tercers-; institucions de recerca i fabricants dedicats a la R+D i la producció de solucions d'integració de sistemes i equips; així com els comerciants d'antenes.
(2) Plataforma de prova d'antenes de-banda ampla de 50 MHz–110 GHz
Aquesta plataforma de prova és una-cambra anecoica de microones a gran escala; el seu sistema d'equips de prova i els instruments i mesuradors associats admeten proves tant en camp llunyà com en camp proper-. Les capacitats del servei són les següents:
1. Interval de freqüència: 50 MHz–110 GHz,
2. Mides AUT: 300 cm × 300 cm × 250 cm;
3. Especificacions de rendiment:
⑴ guany,
⑵diagrama direccional;
(3) Lòbul lateral i amplada del feix de potència;
⑷ impedència d'entrada;
⑸coeficient de reflexió;
⑹ pèrdua de retorn ;
⑺ relació d'ona{0}}tensió estacionària ;
(8) Longitud elèctrica efectiva i àrea efectiva;
⑼ Mode de polarització;
⑽amplada de banda de l'antena;
⑾ Aïllament del port;
⑿ resistència a l'aïllament;
⒀……
4. Beneficiaris destinataris:
Fabricants i institucions de recerca que requereixen la subcontractació de proves d'antenes a agències de proves de tercers-; institucions de recerca i fabricants dedicats a la R+D i la producció de solucions d'integració de sistemes i equips; així com els comerciants d'antenes.
Normes i especificacions tècniques pertinents
Tot el procés de prova GRGTEST compleix estrictament els estàndards internacionals, nacionals, industrials i militars; Les especificacions de prova especificades pel client-o els esquemes de prova personalitzats tenen prioritat. Els estàndards generals aplicables són els següents:
- Estàndards internacionals: ITU-R SM.329, ITU-R F.1336, ETSI EN 302502, ISO 9227;
- Estàndards de la indústria de les telecomunicacions: 3GPP TS 37.145 (prova MIMO OTA), YD/T 1059, YD/T 2925;
- Estàndard nacional: GB/T 9410 "Mètodes de mesura per a equips transmissors de ràdio";
- Estàndard JG: GJB 7869 (Especificació per als nivells de gravetat de les condicions de prova ambiental per a antenes).
- Els estàndards rellevants o esquemes de prova especificats pel client també serveixen com a estàndards de referència preferits en els quals es basa la nostra empresa.
Criteris i especificacions d'avaluació del resultat de la prova
GRGTEST utilitza un marc d'avaluació per nivells (Excel·lent, Bo, Compleix els requisits, No compleix els requisits) per avaluar el rendiment de l'antena; A continuació s'explica breument un exemple amb indicadors de rendiment individuals:
- Per als productes de grau superior-, el VSWR ha de ser inferior o igual a 1,5, la desviació del guany ha de ser inferior a ±0,5 dB i la no circularitat de la directivitat serà inferior o igual a 2 dB.
- Per als productes qualificats, el VSWR ha de ser inferior o igual a 2,0, amb una desviació del guany dins de ±1,0 dB.
- L'antena intel·ligent ha de garantir que el retard de commutació del feix sigui<5 ms and the beam pointing error is ≤3°.
- La precisió d'ajust de l'angle d'inclinació mecànica per a les antenes de l'estació base ha de ser de ± 0,5 graus i la capacitat de resistència a la càrrega del vent no ha de ser inferior a 150 km/h.
- Després de les proves ambientals, totes les variacions dels paràmetres elèctrics s'han de mantenir dins del ±10% del valor inicial i la resistència d'aïllament es mantindrà superior o igual a 100 MΩ.
- L'informe de prova ha d'especificar clarament els paràmetres clau, com ara la corba de relació d'ona estacionària i el nivell del lòbul lateral del patró de radiació del punt de freqüència crític; per a qualsevol no-conformitat, inclourà recomanacions d'acció correctiva, com ara "banda de freqüència restringida" o "reforç estructural".
explicació especial:
Els criteris d'avaluació de GRGTEST per als resultats de les proves s'han de basar principalment en els criteris especificats a les normes pertinents o esquemes de proves proporcionats pel client.